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龙图腾网获悉中南大学;高速铁路建造技术国家工程研究中心申请的专利基于MBD-DEM-FDM耦合的列车-有砟轨道-路基系统模拟方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119862654B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411930904.4，技术领域涉及：G06F30/15；该发明授权基于MBD-DEM-FDM耦合的列车-有砟轨道-路基系统模拟方法及系统是由肖源杰;沈泽涵;陈宜玲;毛建锋;谭攀;王萌;王昱钦设计研发完成，并于2024-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于MBD-DEM-FDM耦合的列车-有砟轨道-路基系统模拟方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开基于MBD‑DEM‑FDM耦合的列车‑有砟轨道‑路基系统模拟方法，包括：基于多体动力学MBD法建立列车模型，包括：建立列车系统的动力学模型，通过弹簧和阻尼器简化列车的悬挂系统，并考虑列车与轨道的相互作用；基于离散元法DEM建立三维立体有砟道床模型；基于有限差分法FDM建立路基有限差分模型，包括：所述路基被视为连续介质，基于有限差分法FDM模拟在列车荷载作用下的路基的力学行为和变形特性；设置耦合媒介从而将MBD‑DEM‑FDM进行耦合，并进行MBD与DEM、FDM系统的实时信息交换；基于MBD‑DEM‑FDM耦合建立耦合模型并对耦合模型进行验证和应用。还公开了对应系统、电子设备及计算机可读存储介质，考虑道床内部颗粒的细观力学特性及列车动力作用对轨道和路基的综合影响。

本发明授权基于MBD-DEM-FDM耦合的列车-有砟轨道-路基系统模拟方法及系统在权利要求书中公布了：1.基于MBD‑DEM‑FDM耦合的列车‑有砟轨道‑路基系统模拟方法，其特征在于，包括： S1，基于多体动力学MBD法建立列车模型，包括：基于所述多体动力学MBD法建立列车系统的动力学模型，所述列车系统的动力学模型中通过弹簧和阻尼器简化列车的悬挂系统，并考虑列车与轨道的相互作用； S2，基于离散元法DEM建立三维立体有砟道床模型； S3，基于有限差分法FDM建立路基有限差分模型，包括：所述路基被视为连续介质，基于有限差分法FDM模拟在列车荷载作用下的路基的力学行为和变形特性，由此获得所述路基有限差分模型；S4，设置耦合媒介从而将MBD‑DEM‑FDM进行耦合，并进行MBD与DEM、FDM系统的实时信息交换； S5，基于MBD‑DEM‑FDM耦合建立耦合模型并对所述耦合模型进行验证和应用，包括：建立耦合模型，基于所述耦合模型获取模拟结果，将所述模拟结果与现场动态响应进行比较分析以验证所述耦合模型的正确性；建立五种缺砟工况计算得到颗粒接触力链示意图和轨枕位移加速度曲线图； 其中： 所述S1包括： S11，基于MBD理论，建立车体、转向架、轮对组成的刚体； S12，在悬架系统的建模中，将所述车体与所述转向架之间、以及所述转向架与所述轮对之间的连接均通过线性弹簧和阻尼器进行模拟； S13，基于哈密顿原理，从系统的总动能、总势能以及虚功出发，通过广义坐标系的构建，得出系统的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵以及荷载矩阵，最终形成列车系统的振动动力学方程组，所述振动动力学方程组为： 1； 式中：Mv、Cv和Kv分别为列车车辆的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，Fv为荷载向量，Xv为位移矩阵； S14，建立列车‑轨道三维模型； S15，基于Wilson‑θ积分方法进行所述列车系统的动力学模型的计算，包括：首先对所述列车系统的振动动力学方程组进行离散化处理，通过设定等间隔的离散时间点，引入修正因子θ来调整每个时间步内的响应，调整下一时间步的加速度、速度和位移，以反映当前时间步的修正效果；接着，在每一个时间步长内通过迭代过程，逐步修正系统的响应，直到满足给定的收敛条件为止； 所述S2包括： S21，构建道砟颗粒细观力学模型，包括：基于所述离散元法DEM模拟道砟颗粒的接触、摩擦和滚动行为，通过设定颗粒级配、大小和密度细观参数，建立颗粒堆积模型作为所述道砟颗粒细观力学模型； S22，对所述道砟颗粒细观力学模型进行压实处理建立所述三维立体有砟道床模型； 所述S21包括： 1定义道砟颗粒几何参数，确定颗粒级配并利用PFC软件进行颗粒生成； 2考虑颗粒之间的接触模型，将颗粒之间的接触模型设置为抗滚动线性接触模型，并设定边界条件以模拟颗粒与其他各结构组件之间的动态行为。

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